MANUAL DE INSTALACIÓN Y USO Fotómetro TESS

Autores

Lucía García. Ayudante de Investigación. Universidad Complutense de Madrid (UCM)

Jaime Zamorano. Astrofísico, Profesor Titular de Universidad. UCM

Carlos Tapia. Ayudante de Investigación y técnico en el laboratorio de instrumentación científica avanzada LICA-UCM.

Contenido

1. Instalación y configuración

1.1. Indicaciones generales1.2. Configuración del fotómetro TESS

1.2.1 Configuración por router1.2.2 Comprobando la configuración mediante el software

1.3. Dónde y cómo instalar el fotómetro TESS

2. Uso y análisis de datos

2.1. El brillo de fondo de cielo2.2. Consulta online de las medidas del fotómetro TESS2.3. Consulta local de las medidas del fotómetro TESS

2.3.1 Pestaña datos2.3.2 Pestaña gráficos

2.3.2.1 Brillo2.3.2.2 Temperatura2.3.2.3 Nubes

2.4 Generación de archivos

1. Instalación y configuración1. 1. Indicaciones generales

El fotómetro TESS está pensado para realizar medidas continuas en un sitio fijo de forma que se puede monitorizar la evolución del brillo de cielo a lo largo de la noche. Para que la estación funcione necesita ser instalada en un lugar alto -preferiblemente un tejado- donde pueda conectarse a la red eléctrica y tenga cobertura WIFI para poder acceder a los gráficos de la noche anterior online.

Una vez instalado el fotómetro TESS las medidas formará parte de la red de la red de fotómetros STARS4ALL para la monitorización del cielo. Los datos obtenidos serán analizados por expertos de la Red Española de Estudios sobre la Contaminación Lumínica (REECL).

Si además se desea obtener los datos de forma local, será necesario instalar un software en un ordenador con el sistema operativo Windows que tenga acceso a la misma red WIFI donde se conecte el fotómetro. Será necesario por tanto tener permisos de administración en dicho ordenador.

Figura 1. Fotómetro fijo TESS

El fotómetro TESS está diseñado para convertirse en una estación fija de medida de brillo del cielo nocturno y la nubosidad. Asegúrese de que está bien configurado antes de proceder a su instalación.

1.2. Configuración del fotómetro TESS

1.2.1. Configuración por router

Para que el fotómetro pueda mandar los datos se necesita una red WIFI local y activa. Si la red Wifi no se encuentra desconectada en el momento de encender el fotómetro será necesario volver a resetearlo para que la detecte.

La primera vez que se conecta el fotómetro TESS éste crea una red WIFI propia llamada TESS -W de libre acceso a la que podremos acceder desde un ordenador o un móvil. Una vez hayamos accedido a la red TESS-W será necesario abrir un navegador e introducir la dirección: http://192.168.4.1Encontraremos el acceso a la configuración al pulsar en el link “Wi-Fi TESS Settings”

Figura 2. Configuración de TESS desde un móvil, tablet u ordenador.

Es necesario configurar los parámetros, en letras minúsculas, como se indica a continuación:

SSID: Seleccione la red wifi a la que desea que se conecte el fotómetro.

Password: Introduzca la clave de acceso que sea necesaria para conectarse a dicho wifi.

Name: Nombre el fotómetro. La palabra stars en minúsculas seguido del número de serie

Cons. Añada el valor de cero del fotómetro. Este valor depende de cada fotómetro. Por favor, compruebe el valor de cero del suyo con el departamento de Astrofísica de la UCM. Establezca este valor con una “,” para indicar los decimales en ordenadores configurados en castellano en los que el símbolo decimal es una

coma.

Seg. Este parámetro establece cada cuanto tiempo ha de tomar medidas el fotómetro. Establezca este valor en 60.

Tel. Port: Puerto de acceso local. Por defecto el 23

Broker: Para activar el observatorio remoto establezca como servidor: astrix.fis.ucm.es

A continuación será necesario desconectar el fotómetro de la red eléctrica y pasados 30 segundos volver a conectarlo. La configuración se ha completado, TESS toma datos y los envía. Es recomendable comprobar que los datos se reciben correctamente para lo cual trataremos de consultar las mediciones del fotómetro TESS antes de llevarlo al lugar donde vaya a ser instalado finalmente.

En el caso de que se desee modificar la configuración, como por ejemplo tras un cambio de contraseña en la red wifi, será necesario encender el fotómetro en un entorno en el que esa red no esté disponible. Para hacer esto bien desconecte la red, bien apantalle la señal wifi o bien desinstale el fotómetro y enciendalo fuera del alcance de la red para configurarlo de nuevo.

Cuando haya vuelto a enchufar el fotómetro, en la página http://192.168.4.1 aparecerá un mensaje indicando que resetee TESS. Podrá acceder al menú “Wifi Tess Settings” si desenchufa de nuevo el fotómetro y lo enchufa dentro del alcance de la red Wifi nueva que desee configurar. Es posible que el fotómetro tarde unos minutos en encontrar la red.

1.2.2. Comprobando la configuración mediante el software.

Para obtener las medidas de forma local será necesario ejecutar el software que se indica a continuación en un ordenador conectado a la misma red WIFI que el fotómetro. Este programa requiere de un ordenador con windows para ser ejecutado:

http://www.observatorioremoto.com/tess/tess.zip

Para la instalación tan sólo es necesario descomprimir el zip y ejecutar el archivo Tess.exe que contiene. Algunos antivirus impiden la instalación y conexión de TESS.exe, será necesario en ese caso desactivarlo temporalmente.

Compruebe en primer lugar que los ajustes que ha realizado mediante la conexión al router se han realizado correctamente. Para ello valla a la pestaña ajustes:

Pestaña ajustes

Debajo de esta pestaña se podrán establecer los valores correspondientes a Configuración, Calibración, Alarmas y Control.

Figura 3. Pantalla de AJUSTES donde se han introducido los parámetros de

la configuración.

ConfiguraciónUna vez configurado el fotómetro TESS en http://192.168.4.1 estos parámetros aparecerán del mismo modo en esta pestaña automáticamente.

El puerto COM ha de configurarse como COM: 0 si el ordenador se conecta por WIFI al router y COM: 4 si la conexión es por cable.

Será necesario asignar al fotómetro Tess una IP libre de la red local que no haya sido ya asignada a un portátil, una tableta o un móvil. Para asegurarse es posible que sea necesario utilizar un programa que escanee la red WIFI local como IP scanner para comprobar cuales son las IP que ya han sido ocupadas.

Para que las coordenadas de su fotómetro aparezcan en los ficheros de será necesario incluir la latitud y longitud bajo la palabra LUGAR.

Se incluye una captura para consulta del resto de los datos en caso de que se modifiquen accidentalmente.

Calibración

Compruebe en este apartado que la constante instrumental es de 20,5 (esto as así para todos los ordenadores configurados en castellano en los que por defecto el símbolo decimal es una coma).A pesar de que este modelo no posee acelerómetro y magnetómetro se ruega mantener los parámetros tal y como se establecen inicialmente para asegurar el correcto funcionamiento del fotómetro.

Figura 4. Pantalla de AJUSTES donde se ha introducido los parámetros de

la calibración: constante=20.5.

Alarmas y ControlEste fotómetro ha sido diseñado para poder programar distintas alarmas en función de los valores que se estén recibiendo, esto es útil, por ejemplo, para avisar al astrónomo de que el cielo se ha despejado de nubes. Por otro lado, la pestaña de control está diseñada para conectar un relé y automatizar, por ejemplo, que la cúpula del observatorio se cierre cuando hay nubes.

1.3. Dónde y cómo instalar el fotómetro TESS

Para que el fotómetro obtenga las medidas correctamente es necesario que tanto el sensor de brillo como el de nubosidad apunten al cielo hacia el punto situado en su vertical llamado cénit y por tanto, con la caja que lo protege colocada en horizontal.

Figura 5. Posible instalación para situar el fotómetro posición horizontal y así los

sensores apunten hacia el cénit (Izquierda) y vista tomada desde arriba, donde se puede apreciar el sensor de brillo a la izquierda y el de nubosidad a la derecha.

Cualquier luz directa o indirecta que llegue al sensor hará inservibles las mediciones. Es recomendable elegir el lugar de instalación la noche anterior a la instalación, para poder asegurarse de que el fotómetro no recibe iluminación directa de ningún tipo. También es necesario asegurarse de que no haya elementos que bloqueen la medición del fotómetro, como una casa o un árbol. El lugar óptimo para la instalación suele estar en una azotea.

Es necesario conectar el fotómetro TESS a la red eléctrica y a una red WIFI para que funcione. Asegúrese de que el fotómetro está dentro del alcance de la red WIFI y el enchufe al que se conecte está protegido contra la lluvia. Una vez instalado por favor, contacte con los investigadores de la UCM para comprobar que los datos se reciben correctamente.

Si necesita consultar el manual completo del fotómetro TESS redactado por Cristobal García lo encontrará en: http://www.observatorioremoto.com/tess/tess.pdf

2. Uso y análisis de datos.Este fotómetro forma parte de la red de fotómetros STARS4ALL para la monitorización del cielo. El instrumento monitoriza la evolución del brillo de cielo.

Figura 1. Fotómetro fijo TESS

2.1. - El brillo de fondo de cielo

Los antiguos astrónomos griegos llamaban estrellas de primera magnitud, a las estrellas más brillantes que aparecían después del ocaso y clasificaron el resto hasta las más débiles que denominaron de sexta magnitud. Desde entonces y hasta la moderna escala de magnitudes ha habido modificaciones y ahora tenemos estrellas de magnitud 0, pero se mantiene que los cuerpos celestes más brillantes son los de menor magnitud, de hecho, el Sol tiene una magnitud de -26.74.

Al brillo del fondo del cielo se le da el mismo trato que al brillo de las estrellas. De este modo, en el entorno de una ciudad, donde el brillo de cielo se ve más afectado por la contaminación lumínica las

medidas son menores que en lugares donde hay escasas fuentes de contaminación lumínica y el cielo es más oscuro. El brillo de fondo de cielo que mide TESS se expresada en magnitudes/arcosegundo^2:

Figura 2. Los valores de brillo de cielo nocturno van en contra de la

intuición puesto que varían entre 17 en sitios contaminados y más de

21 en lugares muy oscuros.

Las medidas de vuestro nuevo fotómetro se pueden consultar de varias maneras:

2.2. Consulta online de las medidas del fotómetro TESS

Tras la primera noche en funcionamiento se podrán consultar las medidas de brillo de cielo en el observatorio remoto simplemente conectándose a la página:http://rich.dia.fi.upm.es/dashboards/tess-chart/index.html#

Una vez allí tan sólo será necesario seleccionar la pestaña de su fotómetro situada en el lado izquierdo de la pantalla.

2.3. Consulta local de las medidas del fotómetro TESS

Se puede acceder a los datos mediante un ordenador conectado a la misma red WIFI que el fotómetro TESS. Este programa solo guarda los datos mientras está activo, por lo que para analizar los datos de una noche, será necesario ejecutar el programa antes del atardecer y dejarlo funcionando hasta la mañana siguiente.

La primera vez que el programa se ejecute generará tres archivos con los gráficos: brillo.jpg, temperatura.jpg y nubes.jpg así como un fichero con todos estos datos llamado TESS_mes_año.txt en la misma carpeta donde esté el archivo .exe que lo ejecuta.

A partir de ese momento, mientras el programa esté activo los gráficos se irán sobreescribiendo con la información más actualizada y en el archivo txt se irán añadiendo mediciones nuevas. Los gráficos se pueden ver en tiempo real mediante la aplicación. El interface presenta tres pestañas principales:

2.3.1 Pestaña datos

Figura 3. Pantalla de DATOS con las medidas de TESS en tiempo real.

En la pestaña de datos encontraremos las medidas instantáneas que está tomando el fotómetro en ese momento. En el lado de la izquierda encontraremos:

BRILLOMag.V: Magnitud visual, expresada en magnitudes.NELM: Del inglés Naked eye limit magnitude. Magnitud máxima de las estrellas visibles, es decir, magnitud de las estrellas más débiles observables. HZ: Frecuencia del fotodiodo. Este es el valor que mide el sensor del aparato y a partir de este el programa calcula automáticamente la Magnitud Visual utilizando la fórmula:

Magnitud = Cons - 2,5.log(HZ)

Donde Cons es 20.5, el valor de cero determinado al calibrar el fotómetro.

TEMPERATURAST.Amb: Temperatura ambienteT.IR: Temperatura del infrarrojo (Temperatura de la trospofera)Nubes: Porcentaje del cielo cubierto de nubes

En el lado de la derecha encontraremos un espacio con otras medidas como la orientación espacial y las coordenadas astronómicas del apuntado. Sin embargo, vuestro modelo de fotómetro TESS no toma estas medidas ya que carece de giróscopo.

2.3.2 Pestaña gráficos

Se pueden visualizar las siguientes gráficas correspondientes a las últimas 24 horas:

2.3.2.1. BrilloEn esta pestaña encontraremos los datos de brillo de cielo obtenidos por el fotómetro a partir del momento que se ejecute el programa (Figura 4). En el eje vertical se expresan en azul el brillo de cielo expresado como [magnitud visual / (arcsec ^2)] puesto que se trata de una medida extendida a un área y en rojo la magnitud máxima de las estrellas visibles expresada en magnitudes al tratarse de una medida sobre objetos puntuales.

Figura 4. Pantalla de BRILLO con las medidas de TESS en tiempo real.

La escala del eje vertical varia automáticamente para ajustarse a los valores máximos y mínimos. En el eje horizontal se expresa el tiempo en horas, minutos y segundos [hh:mm:ss]. A la derecha tendremos la hora actual por lo que si no apagamos el programa las medidas se irán desplazando hacia la izquierda a medida que avance el día.

Se puede hacer zoom pinchando con el botón izquierdo del ratón y arrastrando abajo y a la derecha para recuadrar la zona que queramos ampliar. Para volver al zoom normal hay que pinchar de nuevo con el botón izquierdo y arrastrar hacia arriba y la izquierda.

2.3.2.2. Temperatura

Figura 5. Pantalla de GRÁFICOS con las mediciones de temperatura de TESS

en tiempo real.

Aquí podremos consultar los gráficos de temperatura ambiente - medida en el interior del fotómetro- e infrarroja - medida de la temperatura de la troposfera -. Ambos valores se expresan en ºC. Estos valores se utilizan para estimar si el cielo está despejado o cubierto por nubes.

2.3.2.3. Nubes

Figura 6. Pantalla de NUBES con las mediciones de TESS en tiempo real.

Este gráfico representa la nubosidad relativa en tanto por ciento frente al tiempo. El programa obtiene este gráfico partir de las mediciones de temperatura anteriores. Cuando la temperatura ambiente y la temperatura de la troposfera tienen valores similares el índice de humedad es alto y por tanto, hay nubes. En el gráfico las zona marcadas en azul claro corresponden a los momentos en los que el cielo se encuentra despejado.

2.4 Generación de archivos

Cada vez que ejecute el programa obtendrá, en la misma carpeta donde se encuentre el archivo tess.exe, 4 archivos con los datos. En primer lugar obtendrá tres archivos correspondientes a los gráficos de brillo, temperatura y nubes denominados: brillo.jpg, temperatura.jpg y nubes.jpg. Cada vez que ejecute el programa estas figuras serán sobrescritas con los datos nuevos.

Así mismo encontrará un fichero con todos estos datos para poder representar los gráficos por ellos mismos con el formato TESS_lugar_mes_año.txt. Al salir y volver a ejecutar el programa los datos correspondientes a distintos días del mismo mes se concatenarán en el mismo archivo. Recomendamos consultar este archivo mediante un software de hojas de cálculo como Excel, para representar el brillo del cielo, la temperatura o la nubosidad frente a la hora.

Figura 7. Pantalla de Excel mostrando los datos de unas mediciones con TESS